專利名稱：板殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)冷凝設(shè)備，更具體的說，它涉及一種板殼式非飽和 蒸發(fā)冷凝設(shè)備 背景技術(shù)傳統(tǒng)的非蒸發(fā)冷卻設(shè)備管內(nèi)進(jìn)行制冷劑冷凝放熱過程，管外水從管束頂 部噴淋而下，在管表面形成一層水膜，然后滴落到下一層管排；風(fēng)從管束底 部吹入，掠過管束并與管表面的水膜傳熱傳質(zhì)，形成非飽和蒸發(fā)。非飽和蒸 發(fā)主要發(fā)生在傳熱管壁表面水膜與空氣的接觸界面上，這個(gè)過程為不連續(xù)降 膜過程，水膜很難完全均勻地覆蓋管表面，因此不能達(dá)到最大程度的非飽和 蒸發(fā)；在水膜不能覆蓋的地方，由于蒸發(fā)的存在，很容易形成"干斑"現(xiàn)象， 時(shí)間久了會(huì)形成垢體，大大降低換熱效率，而且會(huì)對(duì)管壁造成腐蝕破壞；另 一方面，管束的布置結(jié)構(gòu)一般為叉排，即正三角形排布，沿氣流方向阻力較 大，增大了空氣壓降，降低了風(fēng)速，對(duì)非飽和蒸發(fā)換熱也不利。傳統(tǒng)的立式冷凝器外殼是用鋼板巻制成的大圓筒，圓筒兩端焊有多孔管 板，板上用脹管法或焊接法固定著許多根無縫鋼管，冷卻水自上而下在管內(nèi) 流過，制冷劑氣體在殼體內(nèi)管束之間冷凝后積聚在冷凝器的底部，經(jīng)出液管 流入貯液器。冷凝器的頂端裝有配水箱，使冷卻水能均勻的分配到各個(gè)管口， 每根鋼管的管口上裝有一只帶斜槽的分水器；冷卻水通過分水器上的斜槽后 沿鋼管內(nèi)壁作螺旋線狀向下流動(dòng)。與非蒸發(fā)冷卻裝置相比，立式冷凝器管內(nèi)無通風(fēng)，只是利用了水的溫升顯熱來帶走熱量，不但換熱效率不高，而且冷 卻水需配備冷卻塔處理才能循環(huán)使用，導(dǎo)致整體換熱效果不好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高；另外，立式冷凝器的冷卻水是通過帶斜槽的分水器分配到每條 換熱管內(nèi)，并形成螺旋狀水流沿傳熱管內(nèi)壁流下，隨著下落高度增大，水的 螺旋狀流動(dòng)減弱，將大大影響傳熱效果。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種傳熱效率高、 冷卻效果顯著的板殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案本發(fā)明的板 殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備包括上箱體、板殼式換熱器和下箱休，板殼式換熱 器通過螺栓、焊接或脹管與上箱體、下箱體固定連接。上箱體用于空氣循環(huán) 和水分布，為含有軸流風(fēng)機(jī)、擋水板、頂部集水器的圓柱形箱體或者長方形 箱體；下箱體用于吸入空氣和收集冷凝水，為含有進(jìn)風(fēng)柵格、浮球閥、底部 集水槽的圓柱形箱體或者長方形箱體；底部集水槽通過水泵與頂部集水器相 連接。所述板殼式換熱器包括上管板、下管板、換熱板板束、殼體、折流擋板 和分氣管和集液管；所述上、下管板設(shè)置在板殼式換熱器的上、下部，上管 板保持水平，下管板沿?zé)崃黧w流動(dòng)方向傾斜3。 6° ，換熱板板束以直列的 方式通過上、下管板中的孔固定；所述折流擋板設(shè)置在換熱板板束之間。所述板束對(duì)由壓制成型的金屬薄板邊緣焊接在一起，形成長的狹小流道， 不同寬度的這些元件包一起組成一個(gè)圓形的板束，或者相同寬度的原件組成 長方形板束，然后裝入殼體，板束伸出上管板的上端邊緣為鋸齒型。金屬薄板 材料為不銹鋼板或熱浸鋅碳鋼板。所述折流擋板為弓形折流擋板，沿?zé)崃黧w的流動(dòng)方向傾斜3。 6° 。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)板束內(nèi)利用水的非飽和蒸 發(fā)帶走熱量，單位面積熱負(fù)荷比使用光管的立式冷凝器高20%_30%，具有高 效節(jié)能的特點(diǎn)；(2)板束內(nèi)壁形成均勻薄層水膜并連續(xù)沉降，真正完全覆蓋 傳熱壁面，增大了有效傳熱面積；同時(shí)水膜沉降速度增大，當(dāng)與空氣采用逆 流操作時(shí)，形成管內(nèi)兩相流直接冷卻非飽和蒸發(fā)熱濕傳遞過程，氣液兩相流 相對(duì)速度也得到很大提高，促進(jìn)非飽和蒸發(fā)熱濕傳遞，增強(qiáng)冷卻效果；(3) 換熱板板束直列形式，流體阻力小，而且板-板之間間距較小，大大減小了占 地面積；(5)板殼式換熱器與上下箱體直接連接，減少了彎管工藝，且無需另 外制作外殼，結(jié)構(gòu)簡單緊湊；(6)特殊結(jié)構(gòu)的折流擋板設(shè)計(jì)，使冷凝液能及 時(shí)排出，減薄冷凝液厚度，增強(qiáng)管外冷凝傳熱系數(shù)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1換熱板板束為圓筒形結(jié)構(gòu)時(shí)的A-A截面圖； 圖3是圖1換熱板板束為長方形結(jié)構(gòu)時(shí)的A-A截面圖； 圖4是本發(fā)明中換熱板板束的結(jié)構(gòu)圖； 圖5是圖4結(jié)構(gòu)圖的B-B截面；圖中浮球閥l下管板2水泵3循環(huán)水管路4殼體5換熱板板束6 上管板7擋水板8軸流風(fēng)機(jī)9折流擋板IO頂部集水器ll分氣管12板 殼式換熱器13集液管14進(jìn)風(fēng)柵格15集水槽1具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，本發(fā)明不限于此。 如圖1所示，本發(fā)明的板殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備包括上箱體、下箱體和板殼式換熱器13。上箱體中含有軸流風(fēng)機(jī)9、擋水板8、頂部集水器ll，實(shí)現(xiàn)本冷卻設(shè)備的空氣循環(huán)和水分布；下箱體中含有進(jìn)風(fēng)柵格15、浮球閥l 和底部集水槽16，進(jìn)風(fēng)柵格15為圓柱形，位于下箱體上部，可使空氣從任 何方向進(jìn)入下箱體；頂部集水器11由水泵3通過循環(huán)水管路4與底部集水槽 15連接。板殼式換熱器13通過螺栓、焊接或脹管與上箱體、下箱休同定連板殼式換熱器13中含有上管板7、下管板2、分氣管12、殼體5、折流 擋板10和換熱板板束6。殼體5為圓筒形或者長方形；上管板7、下管板2 為多孔管板，位于圓筒上、下兩端。上管板7保持水平，下管板2與水平方 向夾角3。 6°并沿?zé)崃黧w出液方向傾斜；換熱板板束6以直列方式通過焊 接或脹管形式固定于上管板7、下管板2之間；折流擋板10沿流體流動(dòng)方向 傾斜3° 6°布置于換熱板板束6之間。如圖2所示，板殼式換熱管13中，換熱板板束6由壓制成型的金屬薄板 邊緣焊接在一起，形成長的狹小流道，不同寬度的這些元件包一起組成--個(gè)圓 形的板束，或者相同寬度的元件組成長方形板束，然后裝入殼體，板束伸出上 管板的上端邊緣為鋸齒型，其目的是讓頂部集水槽的冷卻水沿著板束內(nèi)壁均 勻流下。本發(fā)明的冷凝原理和過程如下制冷劑蒸汽由分氣管12進(jìn)入板殼式換熱器13的殼程，在殼體內(nèi)與換熱板板束6內(nèi)的冷卻水進(jìn)行換熱，并通過折流檔 板10的作用，沿殼程曲折流動(dòng)，充分換熱，冷凝后的液體沿管壁及傾斜的折 流擋板流下，在換熱器底部積聚，并由于底部的下管板2向出液口方向傾斜 使之順利流出。冷卻水由離心水泵3打到頂部集水器11并在重力的作用下溢 流而出，通過板束上端鋸齒型邊緣使冷卻水均勻分配到板束內(nèi)壁。板束內(nèi)冷 卻水沿板壁形成穩(wěn)定連續(xù)的螺旋狀水膜，在重力作用下快速下落，完全覆蓋 換熱板壁并與壁面充分換熱，吸收殼程蒸汽冷凝熱量，并通過部分水分蒸發(fā)將熱量再傳給空氣，未蒸發(fā)的水分流出換熱板板束6，下落到底部集水槽15內(nèi)，進(jìn)行下一次循環(huán)冷卻?？諝馀c水的流動(dòng)可以為順流也可以為逆流，在軸流風(fēng)機(jī)9的作用下，空氣由裝置底部的圓筒狀進(jìn)風(fēng)柵格15進(jìn)入或者流出箱體，并且空氣能均勻地流經(jīng)到各個(gè)板束口內(nèi)，在換熱板板束中與快速下落的水膜 在一個(gè)連續(xù)的汽液界面上進(jìn)行充分的非飽和蒸發(fā)，帶走潛熱，濕度逐漸增大。 當(dāng)空氣濕度接近或者達(dá)到飽和后，再通過擋水板，除去夾帶的水滴后從出風(fēng) 口排到大氣中。由于空氣在板筒中心流動(dòng)，除了水膜界面的剪切力外，幾f" 處于無阻力的流動(dòng)狀態(tài)， 一方面可以快速將熱量帶出，提高冷卻換熱效率， 另一方面降低了風(fēng)機(jī)功耗，節(jié)約了能量。
權(quán)利要求
1、一種板殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備，包括上箱體、下箱體和板殼式換熱器，上箱體通過水泵和下箱體相連接，其特征在于，所述板殼式換熱器分別與上箱體、下箱體相連接，并位于兩者之間，所述板殼式換熱器包括上管板、下管板、換熱板板束、殼體、折流擋板、分氣管和集液管；所述上、下管板分別設(shè)置在板殼式換熱器的上、下部，上管板保持水平，下管板沿?zé)崃黧w流動(dòng)方向傾斜3°～6°，換熱板板束以直列的方式通過上管板、下管板中的孔固定；所述折流擋板設(shè)置在換熱板板束之間；換熱板板束位于殼體內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的板殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備，其特征在于，所 述的換熱板板束為圓形或長方形；換熱板板束由多個(gè)板束對(duì)組成，圓形換熱板 板束由不同寬度的多個(gè)板束對(duì)構(gòu)成；長方形換熱板板束由多個(gè)相同寬度的板束 對(duì)構(gòu)成；所述板束對(duì)是由兩塊壓制成形的金屬薄板邊緣焊接在一起構(gòu)成，并在 所述兩塊壓制成形的金屬薄板之間形成長方形流道；換熱板板束伸出上管板的 上端邊緣為鋸齒型；金屬薄板材料采用不銹鋼板或熱浸鋅碳鋼板。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備，其特征在于， 所述板殼式換熱器的殼體即為本冷凝設(shè)備的外殼，是由鋼板巻制而成的圓柱筒 或者鋼板焊接而成的長方形殼體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的板殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備，其特征在于，所 述換熱板板束通過上管板、下管板中的孔以焊接或脹管的方式固定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的板殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備，其特征在于，所 述折流擋板為弓形折流擋板，沿?zé)崃黧w的流動(dòng)方向傾斜3。 6° 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種板殼式非飽和蒸發(fā)冷凝設(shè)備。它包括上箱體、板殼式換熱器和下箱體，上箱體通過水泵和下箱體相連接，換熱主體為板殼式換熱器，其分別與上箱體、下箱體相連接，所述板殼式換熱器包括上管板、下管板、換熱板板束、殼體、折流擋板、分氣管和集液管，上管板保持水平，下管板沿?zé)崃黧w流動(dòng)方向傾斜，板式換熱器以直列的方式通過上管板、下管板中的孔固定，所述折流擋板設(shè)置在換熱板板束之間。本發(fā)明具有有效傳熱面積大、水膜分布均勻、沉降速度快、非飽和蒸發(fā)熱濕傳遞快、液膜波動(dòng)加劇、湍流增強(qiáng)、液膜層流底層減薄、熱阻減小、冷凝阻力小，冷凝效果顯著的特點(diǎn)，降低了結(jié)垢和腐蝕，占地面積小，適用于熱流體的冷凝及冷卻領(lǐng)域。
文檔編號(hào)F25B39/04GK101256043SQ20071003248
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者吳治將, 朱冬生, 李元希, 郭常青 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)